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块状超导磁铁组成的电机迈向实用化 2011-12-13

       日本用Y系高温超导体与同系的Gd系超导体熔融而成的结晶块块状磁铁设计并试制出同步电机。具体结构是电机旋转磁场配置由8个块状磁铁构成多层磁场,对8个块状磁铁利用电枢线圈进行瞬时充磁。通过试验证实,新超导电机和现时的永磁同步电机相比,体积减小了1/3以上。 
    
       本电机的特点有:(1)在转子上设置8个直径60mm,厚20mm的块状磁铁用作磁场的磁极,呈轴流型。(2)在和输出轴一体的转子内部从外部连通到旋转连接点,使在转子内部的冷媒(液体氮-196℃)循环,将块状磁铁冷却。转子电枢间为真空,无风损,无刷,不使用铁心。(3)通过对转子圆板上的块状磁铁在夹住转子的固定电枢的线圈中瞬间给以脉冲电流,建立磁场,在块状磁铁内部通过此脉冲磁场充磁(或称捕捉磁场)。(4)不仅旋转磁场内部的块状磁铁,连电枢线圈也用循环冷媒冷却。(5)无机械冲击而充磁。 
    
      把配置有8个块状磁铁的旋转磁场由1~2个转子板多层化,利用原来2倍16个块状磁铁,成功实现同步运转。当对块磁铁磁场充磁达0.5T时取得了15kW的输出功率。 
    
      就液体氮冷却而言,在电机内部对块状磁铁充磁可达10T以上。利用冷媒的过冷却,在旋转磁场是两层时,实现60kW的设计规格,故高温超导电机高功率化了。 
    
      由于这类块状磁铁是以小直径就可保持非常强的磁场,随着充磁技术的进步,不仅用作小船舶推进机,而且对推进新一代多样移动体等小型目标用作电动机或发电机是大有前景的。还有日本超导研究所已研制出大型(直径140mm)Gd系块状磁铁,这标志着以中小型